Sumber Review

Review Jurnal Oleh:
Rangga Mahendra
Teknik Elektro Universitas Gunadarma
Jl. Margonda Raya No. 100 Depok 16431
Email: ranggamahe@gmail.com

                                                                   ABSTRAK

Trend teknologi dalam bidang elektro atau perangkat keras pada jaman sekarang ini
menimbulkan banyak sekali pembuatan dan pengembangan alat perangkat keras yang
bersifat sistem kontrol sampai ke otomatisasi yang sangat beragam kegunaannya. Salah satu
contohnya yaitu sistem kontrol ruangan, otomatisasi pendeteksi asap rokok, otomatisasi
sistem penyiraman dan lainnya yang sudah dibuat maupun dikembangkan. Penelitian ini
membahas tentang sistem penyiraman dan penerangan taman dengan menggunakan soil
moisture sensor dan real time clock DS3231 serta LDR sebagai sensor pendeteksi cahaya
untuk sistem penerangannya. Software yang digunakan adalah Arduino IDE. Sistem yang
dibuat bekerja berdasarkan inputan yang diambil dari sensor kelembaban tanah yaitu soil
moisture sensor, yang nantinya akan ditampilkan pada LCD 20x4 berupa status
kelembabannya, output sistem yang digunakan berupa pompa air yang akan menyala jika
kondisi tanah berada dibawah rata-rata pada rentang <=40% dan akan berhenti pada kondisi
tanah mencapai >60%. Pemrosesan data diolah melalui Arduino UNO

Kata  kunci : Soil Moisture Sensor, RTC, Sistem, Penyiraman, Arduino.


                                                              PENDAHULUAN

Tanaman adalah unsur utama dalam taman. Oleh sebab itu perawatan tanaman harus lebih diperhatikan untuk menjaga keindahan taman. Salah satu caranya adalah dengan memperhatikan kondisi kelembaban tanah, yaitu dengan melakukan penyiraman tanaman secara teratur. Tanaman di taman ini mencakupi semua tumbuhan yang sengaja ditanam untuk memperindah taman maupun tanaman yang dapat menghasilkan produk pertanian seperti buah, sayuran, dan obat. Pada umumnya saat  ini masyarakat melakukan penyiraman tanaman dan penerangan taman dengan dikontrol secara manual oleh manusia. Untuk membuat pekerjaan menjadi lebih efektif dan efisien maka diperlukan suatu alat atau perangkat yang dapat bekerja secara otomatis untuk menggantikan penyiraman tanaman dan penerangan lampu taman secara manual, yaitu dengan menggunakan kombinasi antara rangkaian elektronika (hardware) dengan software. Yaitu dengan cara pengaplikasian arduino dan sensor. Sensor yang diperlukan adalah soil moisture sensor yang berfungsi untuk mendeteksi status kelembaban tanah pada tanaman sehingga dapat diketahui waktu penyiraman secara otomatis dan juga memasang sensor LDR untuk mendeteksi cahaya sehingga dapat melakukan sistem penerangan lampu secara otomatis kemudian menggunakan sistem penjadwalan waktu yang telah ditentukan dan menyesuaikannya dengan waktu yang dideteksi oleh RTC. Semua input tersebut akan diproses oleh Arduino.
Berdasarkan latar belakang dan masalah yang telah dikemukakan penulis, maka penulis mengambil judul “model sistem penyiraman dan penerangan taman menggunakan soil moisture sensor dan RTC (Real Time Sensor) berbasis Arduino Uno”.
Model sistem penyiraman dan penerangan taman ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
1.    Menghemat tenaga dan waktu
2.    Menghemat penggunaan listrik dan air
3.    Mempermudah merawat taman yang luas



Soil Moisture Sensor
Soil Moisture Sensor adalah sensor yang dapat mendeteksi kelembaban tanah disekitarnya. Sensor ini terdiri dari dua  probe untuk melewatkan arus listrik dalam tanah seperti yang ditunjukkan pada gambar 1. Kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban (Pambudi, 2014).

Gambar 1. Soil Moisture Sensor

RTC DS3231
RTC (Real time clock) adalah jam elektronik berupa chip yang dapat menghitung waktu (mulai detik hingga tahun)    dengan    akurat    dan menjaga/menyimpan data waktu tersebut secara real time. DS3231 adalah RTC (real time clock) dengan kompensasi suhu kristal osilator yang terintegrasi (TCX0). TCX0 menyediakan sebuah clock referensi. yang stabil dan akurat, dan memelihara akurasi RTC sekitar +2 menit per tahun. Keluaran frekwensi tersedia pada pin 32 kHz (Sainsmart 2015).

Gambar 2. RTC (Real Time Clock)

Arduino Uno
Arduino Uno adalah board mikrokontroler yang di dalamnya terdapat mikrokontroler, penggunaan jenis mikrokontrolernya berbeda – beda tergantung spesifikasinya (Sainsmart 2015).

LCD 20x4
LCD (Liquid Crystal Display)  adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD merupakan pengganti dari tampilan seven segment di mana LCD mempunyai beberapa kelebihan misalnya bentuk tampilan bagus, hemat energi, dan dari segi bentuk lebih kecil. Namun dari segi harga LCD saat ini lebih mahal dari pada seven  segment  (Hakim 2012).

Motor Servo
Motor servo adalah  sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat  di set-up atau di atur untuk menentukan  dan memastikan posisi sudut dari poros output motor (Kurniawan, 2015).

Gambar 3. Motor Servo

Arduino IDE
Arduino IDE adalah sebuah editor yang digunakan untuk menulis program, mengcompile, dan mengunggah ke papan Arduino. Arduino development environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode, area pesan, console teks, toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi umum, dan sederetan menu. Software yang ditulis menggunakan Arduino dinamakan sketches. Sketches ini ditulis di editor teks dan disimpan dengan file yang berekstensi .ino. Editor teks ini mempunyai fasilitas untuk cut/paste dan search/replace. Area pesan berisi umpan balik ketika menyimpan dan mengunggah file, dan juga menunjukkan  jika terjadi error (Oktofani 2014).

                                                                     METODE

Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah dengan metode pemrograman hardware seperti gambar flowchart di bawah ini.

Gambar 4. Metode Penelitian Hardware Programing

Perencanaan Rancangan Penelitian (Project Planning)
Pada Perancangan sistem penyiraman dan penerangan secara otomatis komponen-komponen yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: Arduino Uno dan relay sebagai pemroses data input dan soil moisture sensor, RTC DS3231 sebagai inputan untuk arduino, serta motor servo, LCD, LDR, dan pompa air sebagai output.

Penelitian (Research)
Tahap awal Proses penelitian ini dengan melakukan perancangan rangkaian hardware seperti sensor beserta komponen dari model sistem penyiraman dan penerangan taman. Setelah perancangan selesai dilakukan, kemudian semua sensor dan komponen dilakukan pengujian untuk mengetahui kinerja dari komponen dan sensor sudah bekerja dengan baik atau belum.

Pengujian Komponen (Part Testing)
Pada tahap ini sensor dan komponen yang digunakan pada sistem akan dilakukan pengujian dengan menggunakan multimeter dan Arduino. Pengujian dengan multimeter bertujuan untuk mengetahui tegangan input dan tegangan output pada setiap komponen. Sementara pengujian menggunakan Arduino dengan mengunakan serial monitoring pada software Arduino IDE dengan cara melihat output pada setiap komponen yang terhubung dengan Arduino.

Desain Sistem Mekanik (Mechanical Design)
Desain mekanik sistem seperti pada gambar 5 dibawah ini

Gambar 5. Desain Sistem Mekanik

Maket pada sistem penyiraman dan penerangan ini terbuat dari bahan akrilik, dengan tinggi ± 7cm dan panjang ± 20cmx25cm dan pada bagian tiang lampu dilengkapi dengan LED.

Desain Elektronik (Elektronik Design)
Desain skematik rangkaian pada sistem dibuat menggunakan software Fritzing berdasarkan diagram blok pada gambar 9 berikut.

Gambar 6. Diagram Blok

Gambar 7. Skematik Rangkaian

Arduino Uno akan mendapatkan input tegangan dari adaptor 12V untuk kemudian Arduino Uno mengalirkan arus ke masing-masing komponen pada rangkaian yang telah dibuat. Sementara itu komponen relay akan menerima tegangan dari listrik AC.

Desain Perangkat Lunak
Perangkat lunak pada sistem ini  didesain mrnggunakan bahasa pemrograman processing pada Arduino Uno berdasarkan flowchart pada gambar 8 berikut.

Gambar 8. Flowchart Sistem

                                                         HASIL DAN PEMBAHASAN

Sistem penyiraman dan penerangan taman ini terbuat dari akrilik dengan tinggi  ± 7cm dan panjang ± 25cm serta lebar ± 20cm. . Sensor seperti soil moisture, RTC, dan LDR berfungsi sebagai input  yang kemudian data yang diperoleh dari input tersebut diproses oleh Arduino Uno dan dapat menghasilkan output berupa pengaktifan lampu dan pompa air serta data output yang dapat ditampilkan melalui LCD 20x4 yang dihubungkan melalui i2c

Gambar 9. Keseluruhan Sistem

Arduino Uno diberikan tegangan sebesar 6-12V yang kemudian akan menjadi suplai untuk beberapa komponen seperti micro servo, soil moisture, RTC, LDR, dll. Pembacaan yang pertama pada Arduino Uno adalah menginisialisasikan, jika ada waktu yang sama dengan penjadwalan yang telah ditentukan seperti jam 05.00 yang mengharuskan mengecek kondisi LDR, jika terdeteksi cahaya nilainya lebih dari sama dengan 300 maka LED akan mati. Contoh lain jika pukul 07.00 maka soil moisture harus mengecek kondisinya, jika presentasi kelembaban dibawah 40% maka relay menyala dan pompa air akan akif. Nilai kering dan basahnya akan ditampilkan pada LCD dalam bentuk %.

Uji Coba Struktural
Pengujian pada tahap ini dilakukan dengan bantuan multimeter dimana pada tahap uji struktural ini bertujuan untuk mengetahui terhubung atau tidaknya masing-masing jalur pada rangkaian. Sehingga dapat diketahui kinerja sistem sudah bekerja secara optimal atau belum.

Tabel 1. Pengujian Struktural

Pengujian Fungsional
Pengujian pada tahap ini bertujuan untuk mengetahui tegangan pada rangkaian sudah    sesuai    dengan    yang  dibutuhkan oleh masing-masing komponen, yaitu dengan cara menguji tegangan output pada setiap komponen dengan menggunakan multimeter dan program.
Pada pengujian Arduino Uno R3 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 6V–12V. Kemudian output tegangan pada pin 5V dilakukan pengujian. Dengan cara  menghubunkan pin 5V dengan phobe positif dan menghubungkan pin GND dengan negatif pada multimeter

Tabel 2. Pengujian Tegangan pada Arduino Uno

Dari data pengujian pada tabel 2 dapat diketahui bahwa tegangan keluaran dari Arduino Uno sebesar 4.49V. Maka dari itu dengan nilai dari tegangan output tersebut dapat menyuplai komponen elektronik seperti modul RTC DS3231, soil moisture sensor, dan LDR yang membutuhkan tegangan 3,3-5V. Kemudian pada pengujian Soil Moisture Sensor dilakukan pengujian dengan cara memberikan tegangan 6V–12V dari Arduino Uno dan menghubungkan setiap kabel input sensor, kemudian Pada pengujian relay dilakukan dengan cara memberikan tegangan  6V–12V dari Arduino Uno dan menghubungkan pin pada relay seperti GND, VCC, dan data.

Gambar 10. Pengujian Soil Moisture Sensor

Pada pengujian relay dilakukan dengan cara memberikan tegangan  6V–12V dari Arduino Uno dan menghubungkan pin pada relay seperti GND, VCC, dan data.

Tabel 3. Pengujian Relay

Pada pengujian relay dilakukan dengan cara memberikan tegangan  6V–12V dari Arduino Uno dan menghubungkan pin pada relay seperti GND, VCC, dan data.


Uji coba Validasi
Pada tahap ini dilakukan pengujian validasi yang bertujuan untuk mengetahui kinerja sistem yang telah dirancang sudah berjalan optimal atau belum. Pengujian validasi pada sistem penyiraman dilakukan dengan menggunakan soil moisture sensor.

Tabel 4. Uji Validasi penyiraman

Pada nilai pembacaan sensor yang tertera pada serial monitor di Arduino IDE  bersumber dari deteksi soil moisture sensor yang membaca nilai kelembaban berdasarkan konstanta dielektrik tanah. Nilai konstanta dielektrik akan meningkat ketika kandungan air dalam tanah meningkat terhadap kelembaban tanah, namun sebelum menentukan basah atau keringnya tanah nilai pembacaan sensor harus dikonversikan menjadi nilai ADC dengan perhitungan :

1023 adalah jumlah bit maksimal data sedangkan 673 adalah selisih nilai antara kelembaban tanah kering dan tanah basah. Kemudian nilai ADC dikonversikan kembali menjadi Nilai Kelembaban (Rh %) dengan perhitungan sebagai berikut:

Dengan 152 adalah sebagai nilai  maksimum ADC dan 133 adalah selisih antara nilai maksimum dan minimum ADC.

Gambar 11. Flowchart program sensor

Pada tahap ini dilakukan pengujian validasi yang bertujuan untuk mengetahui kinerja sistem yang telah dirancang sudah berjalan optimal atau belum. Pengujian validasi pada sistem penyiraman dilakukan dengan menggunakan soil moisture sensor.

Tabel 5. Uji Validasi RTC

Pengujian validasi sistem penerangan dengan menggunakan sensor  LDR

Tabel 6. Uji Validasi LDR

                                                                 KESIMPULAN

Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa model sistem penyiraman dan penerangan taman menggunakan soil moisture sensor dan RTC (Real Time Clock) telah berhasil dibuat dengan baik. Pada pembacaan setiap sensor  sesuai dengan waktu yang telah ditentukan oleh modul RTC. Pada proses pengujian  sistem  menggunakan modul Arduino Uno R3 ATMega328,   RTC   DS3231,   LDR, relay, LCD, Motor Servo dan pompa Air. Input sistem menggunakan soil moisture sensor untuk kelembaban tanah dan LDR sebagai sensor cahaya. kemudian outputnya akan ditampilkan pada LCD 20x4 Pada pembacaan tanah basah atau kering oleh soil moisture sensor untuk  menentukan kapan dilakukannya penyiraman. Pada penyiraman menggunakan motor servo agar dapat menyiram ke seluruh tanaman. Penggunaan LDR pada sistem ini adalah sebagai sensor cahaya yang dapat memberikan penghematan listrik karena  menyesesuaikan dengan kondisi lingkungan pada taman, jika keadaan taman kurang cahaya maka otomatis lampu akan memberikan penerangan, sementara jika kondisi yang ditangkap oleh LDR  kelebihan cahaya maka lampu akan mati.


                                                                        SARAN

Pada sistem penyiraman tanaman dan penerangan taman dengan menggunakan soil moisture sensor dan RTC (Real Time Clock) menggunakan Arduino Uno ini perlu pengembangan lagi karena masih ada beberapa kekurangan baik dari segi sensor ataupun sistem yang digunakan. Penggunaan Internet sebagai sistem kontrol juga dapat diimplementasikan pada model sistem penyiraman dan penerangan taman yang telah dibuat dan penggunaan sensor yang mempunyai pedeteksian kelembaban yang lebih luas jangkauanya juga dapat digunakan, sehingga sistem yang telah dibuat ini dapat meningkatkan efektifitas dan efesiensi yang lebih baik bagi pengguna. 


                                                               DAFTAR PUSTAKA
Permadi, A. D. 2016. Model Sistem Penyiraman Dan Penerangan Taman Menggunakan Soil Moisture Sensor Dan Rtc (Real Time Clock) Berbasis Arduino Uno. Skripsi. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan, Bogor.

Anwar, A. 2014. Alat Pendeteksi Kelembaban Tanah.  Skripsi. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan, Bogor.

Devika, S. V., et al. 2014. Arduino Based Automatic Plant Watering System. IJARCSSE 4(10): 449-456.

DFrobot. 2015. Datasheet Soil Moisture Sensor, Pudong, Shanghai. China.

Hakim, A. 2012. Pengukur Kelembaban Tanah dan Suhu Udara Sebagai Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan melalui Wireless Sensor Network (WSN) Hardware.

Kurniawan, M. A. 2015. Alat Penyiraman Taman          Otomatis          Berbasis

 Mikrokontroler    dengan    Android Sebagai Media Monitoring.

Oktofani, Y. 2014. Sistem Pengendalian Suhu dan Kelembaban Berbasis Wireless Embedded System.

Pambudi, K. W., Jusak, Palaudie S. 2014. Rancang Bangun Wireless Sensor Network Untuk Monitoring  Suhu dan Kelembaban Pada Lahan Tanaman Jarak. JCONES (Vol.3, No.2 : 09-17)

Sainsmart.  2015.  Datasheet  Arduino Uno,
Lenexa, Kansas. Amerika serikat.

Sainsmart. 2015. Datasheet LCD 16x2, Lenexa, Kansas. Amerika serikat.

Sainsmart. 2015. Datasheet RTC, Lenexa, Kansas. Amerika serikat.

Syariefal, M. A. 2015. Model Sistem Pemeliharaan Tanaman Otomatis Berbasis Mikrokontroler. Skripsi. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan, Bogor.


Read More »

Prosesor Paralel
Paralel Prosesor adalah suatu prosesor dimana pelaksanaan instruksinya secara bersamaan waktunya.
Sehingga menyebabkan pelaksanaan suatu kejadian :
1. Dlam interval waktu yang sama
2. Dalam dalam waktu yang bersamaan
3. Dalam waktu yang saling tumpang tindih
Teknik Pemprosesan Paralel 

Pada prosesor paralel memiliki beberapa teknik pemrosesan :
1. Pipelining
2. Unit-unit fungsional berganda
3. Tumpang tindih antara operasi CPUdan I/O
4. Interleaving memori
5. Multiprograming
6. Multiprosesing

1. Jaringan Interkoneksi
Ada 5 komponen
1. CPU
2. Memori
3. Interface : peralatan yang yangnmembawa pesanmasuk dan keluar dari CPU danMemori
4. Penghubung : saluran fisik yang dilalui bit-bituntuk berpindah tempat
5. Switch : peralatan yang memiliki banyak portinput dan port output
Komunikasi diantara terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan dengan suatu media tertentu. Interkoneksi yang efektif antara prosesor dan modul memorisangat penting dalam lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi  busbukan merupakan solusi yang praktis karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit. Jumlah komponen dalam sebuah modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi  bus bukan topologi yang cocok untuk kebutuhan interkoneksi komponenkomponen di dalam modul IC. Selain itu juga tidak dapat diskalakan, diuji, dan kurang dapat disesuaikan, serta menghasilkan kinerja toleransi kesalahan yang kecil. Di sisi lain, sebuah  crossbar menyediakan interkoneksi penuh diantara semua terminal dari  suatu  sistem  tetapi  dianggap sangat kompleks, mahal untuk membuatnya, dan sulit untuk dikendalikan. Untuk alasan ini jaringan interkoneksi merupakan solusi media komunikasi yang baik untuk sistem komputer dan telekomunikasi. Jaringan ini membatasi jalur-jalur diantara terminal komunikasi yang berbeda untuk mengurangi kerumitan dalam menyusun elemen switching .

2. Mesin SIMD & Mesin MMID

 
Mesin SIMD
SIMD adalah singkatan dari “Single Instruction, Multiple Data”, merupakan tentang sebuah istilah dalam komputasi yang akan merujuk kepada sekumpulan  operasi yang digunakan untuk menangani jumlah data yang sangat banyak dalam paralel secara efisien, seperti yang terjadi dalam prosesor vektor atau prosesor larik. SIMD pertama kali dipopulerkan pada super komputer skala besar, meski sekarang telah ditemukan pada komputer pribadi. Contoh aplikasi yang dapat mengambil keuntungan dari SIMD adalah aplikasi yang memiliki nilai yang sama yang ditambahkan ke banyak titik data (data point), yang umum terjadi dalam aplikasi multimedia. Salah satu contoh operasinya adalah mengubah brightness dari sebuah gambar. Setiap  dari sebuah gambar 24-bit berisi tiga buah nilai berukuran 8-bit brightness dari porsi warna merah (red), hijau (green), dan biru (blue). Untuk melakukan perubahan brightness, nilai R, G, dan B akan dibaca dari memori, dan sebuah nilai baru ditambahkan (atau dikurangkan) terhadap nilai-nilai R, G, B tersebut dan nilai akhirnya akan dikembalikan (ditulis kembali) ke memori.

Prosesor yang memiliki SIMD menawarkan dua keunggulan, yakni:
Data langsung dapat dipahami dalam bentuk blok data, dibandingkan dengan beberapa data yang terpisah secara sendiri-sendiri. Dengan menggunakan blok data, prosesor dapat memuat data secara keseluruhan pada waktu yang sama. Daripada melakukan beberapa instruksi "ambil pixel ini, lalu ambil pixel itu, dst", sebuah prosesor SIMD akan melakukannya dalam sebuah instruksi saja, yaitu "ambil semua pixel itu!" (istilah "semua" adalah nilai yang berbeda dari satu desain ke desain lainnya). Jelas, hal ini dapat mengurangi banyak waktu pemrosesan (akibat instruksi yang dikeluarkan hanya satu untuk sekumpulan data), jika dibandingkan dengan desain prosesor tradisional yang tidak memiliki SIMD (yang memberikan satu instruksi untuk satu data saja). Sistem SIMD umumnya hanya mencakup instruksi-instruksi yang dapat diaplikasikan terhadap semua data dalam satu operasi. Dengan kata lain, sistem SIMD dapat bekerja dengan memuat beberapa titik data secara sekaligus, dan melakukan operasi terhadap titik data secara sekaligus.

Mesin MMID
MIMD adalah sebuah singkatan dari, "Multiple Instruction Stream-Multiple Data Stream" yaitu sebuah komputer yang memiliki beberapa prosesor yang bersifat otonomus yang mampu melakukan instruksi yang berbeda pada data yang berbeda. Sistem terdistribusi umumnya dikenal sebagai MIMD, entah itu menggunakan satu ruangan memori secara bersama-sama atau sebuah ruangan memori yang terdistribusi. Pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara pemrosesan. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.

3. Arsitektur Pengganti
Dalam bidang teknik computer, arsitektur pengganti merupakan konsep perencanaan atau struktur pengoperasian dasar dalam computer atau bisa dikatakan rencana cetak biru dari deskripsi fungsional kebutuhan dari perangkat keras yang didesain, implementasi perencanaan dari masing-masing bagian seperti CPU, RAM, ROM, Memory Cache, dll.

Referensi
http://id.scribd.com/doc/17220400/Paralel-Prosesor
https://www.academia.edu/7424831/Parallel_PROCESSING_Pemrosesan_paralel
https://id.wikipedia.org/wiki/SIMD
https://id.wikipedia.org/wiki/Taksonomi_Flynn

http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html

Read More »

Pipelining
Pipelining yaitu suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemrosesan selalu bekerja. Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistemkomputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.

Perbedaan Pipelining & Non Pipelining

Tahapan pipeline
-  Mengambil instruksi dan membuffferkannya
-  Ketika tahapan kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang dibufferkan tersebut
-  Pada saat tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi ,tahapan pertama memanfaatkan siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan instruksi berikutnya.
Karena untuk setiap tahap pengerjaan instruksi, komponen yang bekerja berbeda, maka dimungkinkan untuk mengisi kekosongan kerja di komponen tersebut.Sebagai contoh :
Instruksi 1: ADD  AX, AX
Instruksi 2: ADD EX, CX
Setelah CU menjemput instruksi 1 dari memori (IF), CU akan menerjemahkan instruksi tersebut(ID). Pada menerjemahkan instruksi  1 tersebut, komponen IF tidak bekerja. Adanya teknologi pipeline menyebabkan IF akan menjemput instruksi 2 pada saat ID menerjemahkan instruksi 1. Demikian seterusnya pada saat CU menjalankan instruksi 1 (EX), instruksi 2 diterjemahkan (ID).

Keuntungan pipelining .
- Waktu siklus prosesor berkurang, sehingga meningkatkan tingkat instruksi dalam kebanyakan  kasus( lebih cepat selesai).
- Beberapa combinational sirkuit seperti penambah atau pengganda dapat dibuat lebih cepat dengan menambahkan lebih banyak sirkuit. Jika pipelining digunakan sebagai pengganti, hal itu dapat menghemat sirkuit & combinational yang lebih kompleks.
- Pemrosesan dapat dilakukan lebih cepat, dikarenakan beberapa proses dilakukan secara bersamaan dalam satu waktu.

Kerugian pipeline
- Pipelined prosesor menjalankan beberapa instruksi pada satu waktu. Jika ada beberapa cabang yang mengalami penundaan cabang (penundaan memproses data) dan akibatnya proses yang dilakukan cenderung lebih lama.
- Instruksi latency di non-pipelined prosesor sedikit lebih rendah daripada dalam pipelined setara. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa intruksi ekstra harus ditambahkan ke jalur data dari prosesor pipeline.
- Kinerja prosesor di pipeline jauh lebih sulit untuk meramalkan dan dapat bervariasi lebih luas di antara program yang berbeda.
- Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama, sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar.
- Sedangkan ketergantungan terhadap data, bisa muncul, misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya.
- Kasus Jump, juga perlu perhatian, karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter.

RISC (Reduced Instruction Set Computer)
Adalah komputasi kumpulan instruksi yang disederhanakan. RISC merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desainini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine.Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.
Ada beberapa elemen penting dalam arsitektur RISC, yaitu :
-  Set instruksi yang terbatas dan sederhana
-  Register general-purpose yang berjumlah banyak, atau pengguanaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian regsiternya.
-  Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi.

Ciri-ciri karakteristik RISC
-  Instruksi berukuran tunggal.
-  Ukuran yang umum adalah 4 byte.
-  Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima buah.
-  Tidak terdapat pengalamatan tak langsung.
-  Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika .

Referensi

http://www.digitalinternals.com/hardware/how-pipelining-improves-cpu-performance/113/
http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/390/jbptunikompp-gdl-sindrianil-19458-10-9-pipeli-g.pdf
http://andi-granderist.blogspot.co.id/2013/01/pipelining-risc-dan-prosesor-paralel.html

http://irpanpebriyansyah.blogspot.co.id/2013/01/tugas-ke4-pipelining-dan-risc-dengan.html

Read More »

IBM PC adalah sebutan untuk keluarga komputer pribadi buatan IBM. IBM PC diperkenalkan pada 12 Agustus 1981, dan “dipensiunkan” pada tanggal 2 April 1987

1. Famili IBM PC dan Turunannya

Komputer personal pertamakali muncul setelah diperkenalkan mikroprosesor, yaitu chip tunggal yang terdiri dari set register , ALU dan unit kontrol computer. IBM PC merupakan arsitektur bus tunggal yang disebut PC I/O Channel BUS atau PC BUS. PC BUS melengkapi PC dengan 8 jalur data, 20 jalur alamat, sejumlah jalur kontrol dan ruang alamat fisik PC adalah 1 MB. 

Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni :
    - IBM 4860 PCjr
    - IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)
    - IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)
    - IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)
    - IBM 5160 Personal Computer/eXtended Technology
    - IBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (sebenarnya merupakan PC AT)
    - IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

2. Konfigurasi Mikrokomputer Dasar
Berdasarkan UkurannyaBerdasarkan ukurannya, komputer digolongkan ke dalam micro computer (komputer mikro), mini computer (komputer mini), small computer (komputer kecil), medium computer (komputer menengah), large computer (komputer besar) dan super computer (komputer super).1.Micro ComputerMicro Computer (Mikro Komputer) disebut juga dengan nama personal computer (komputer personal) . ukuran main memory komputer mikro sekarang berkisar dari 16 MB sampai lebih dari 128 MB, dengan konfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, atau 32 bit. Kecepatan komputer mikro sekarang berkisar 200 Mhz sampai dengan 500 Mhz.Komputer mikro umumnya adalah single-user (pemakainya tunggal), yaitu satu komputer hanya dapat digunakan untuk satu pemakai saja untuk tiap saat.
- Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.
- Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasny

3. Komponen IBM PC
   - Sistem kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat
   - Sistem kontrol interuppt : Pengontrol Interuppt
   - Sistem kontrol RAM & ROM : Chip RAM & ROM, Decoder Alamat, dan Buffer
   - Sistem kontrol DMA : Pengontrol DMA
   - Timer : Timer Interval Programmable
   - Sistem kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

Referensi
https://www.academia.edu/28409476/arsitektur_famili_komputer
https://id.wikipedia.org/wiki/IBM_PC
https://www.extremetech.com/computing/92640-ibm-personal-computer-its-30-year-legacy-slideshow
http://icikomputer.blogspot.co.id/2015/09/arsitektur-famili-komputer-ibm.html

Read More »

Pada sistem komputer, Unit Input/Output atau sering juga disingkat (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor komunikasi antara sistem pengolahan informasi (seperti komputer) yang digunakan untuk berhubungan dengan dunia luar, yang memungkinkan manusia atau sistem lain pengolahan informasi.

Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan datadari luar ke dalam mikroprosesor ini atau sinyal (data) yang diterima oleh sistem, contohnya, data yang berasal dari keyboard atau mouse. Sementara, Unit output merupakan sinyal atau data yang dikirim dari input. Output biasanya, digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor atau printer.

Istilah ini juga dapat digunakan sebagai bagian dari suatu tindakan, untuk "melakukan I / O" adalah untuk melakukan input atau output operasi. I / O device yang digunakan oleh seseorang (atau sistem lain) untuk berkomunikasi dengan komputer. Misalnya, keyboard atau mouse mungkin sebuah perangkat input untuk komputer, sementara monitor dan printerdianggap output perangkat output untuk komputer. Perangkat ini memungkinkan komunikasi antar komputer, seperti modem dan kartu jaringan, biasanya melayani untuk keduanya input dan output.

1. Sistem Bus

Sistem bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer agar dapat berjalan. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan. Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor umumnya Intel Pentium 4 memiliki bus prosesor (Front-Side Bus), bus AGP, bus PCI, bus USB, bus ISA (yang digunakan oleh keyboard dan mouse), dan bus-bus lainnya.

Struktur Bus

- Data Bus
Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran.
Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu.
Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit

- Alamat Bus
Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data, mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU, dan digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya
- Kontrol Bus
Digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini.
Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas :
1.    Sinyal pewaktuan yaitu Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat
2.    Sinyal–sinyal perintah yaitu Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi

2. Standar Input/Output Interface

Interface atau antarmuka adalah Penghubung antara dua sistem atau alat media penghubung antara satu subsistem dengan subsistem lainnya. Melalui penghubung ini memungkinkan sumber daya mengalir dari satu subsistem ke subsistem yang lainnya. Keluaran (output) dari suatu subsistem akan menjadi masukan (input) untuk subsistem lainnya dengan melalui penghubung.

Interface Aplikasi I/O
Ketika suatu aplikasi ingin membuka data yang ada dalam suatu disk, sebenarnya aplikasi tersebut harus dapat membedakan jenis disk apa yang akan diaksesnya. Untuk mempermudah pengaksesan, sistem operasi melakukan standarisasi cara pengaksesan pada peralatan Input/Output. Pendekatan inilah yang dinamakan interface aplikasi Input/Output. Interface aplikasi Input/Output melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Abstraksi dilakukan dengan membagi-bagi detail peralatan-peralatan Input/Output ke dalam kelas-kelas yang lebih umum. Dengan adanya kelas-kelas yang umum ini, maka akan lebih mudah untuk membuat fungsi-fungsi standar(interface) untuk mengaksesnya. Lalu kemudian adanya device driver pada masing-masing peralatan Input/Output, berfungsi untuk enkapsulasi perbedaan-perbedaan yang ada dari masing-masing anggota kelas-kelas yang umum tadi. Device driver mengenkapsulasi tiap -tiap peralatan Input/Output ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum tadi(interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem Input/Output pada kernel. Karena hal ini, subsistem Input/Output dapat bersifat independen dari hardware. Karena subsistem Input/Output independen dari hardware maka hal ini akan sangat menguntungkan dari segi pengembangan hardware. Tidak perlu menunggu vendor sistem operasi untuk mengeluarkan support code untuk hardware-hardware baru yang akan dikeluarkan oleh vendor hardware.

3. Pengaksesan Peralatan Input/Output

Pengaksesan peralatan(I/O) bergantung pada perspektif mengubah sinyal-sinyal bahwa pengguna manusia bisa melihat atau membaca. Untuk pengguna proses membaca atau melihat representasi ini adalah menerima masukan. Interaksi antara komputer dan manusia dipelajari dalam bidang yang disebut interaksi manusia-komputer. CPU dan memori utama dianggap sebagai otak dari komputer, dan dari sudut pandang adanya transfer informasi dari atau ke kombinasi itu, misalnya untuk atau dari disk drive, dianggap Input / Output. CPU dan sirkuit pendukungnya menyediakan memori-mapping Input / Output yang digunakan dalam pemrograman komputer tingkat rendah dalam pelaksanaan driver perangkat. Sebuah Input / Output merupakan salah satu algoritma yang dirancang untuk mengeksploitasi lokalitas dan melakukan efisien bila berada pada penyimpanan data sekunder, seperti disk drive. Input / Output Interface diperlukan setiap kali Input / Output device didorong oleh prosesor. Antarmuka harus memiliki logika yang diperlukan untuk menafsirkan perangkat alamat yang dihasilkan oleh prosesor. Handshaking harus dilaksanakan oleh antarmuka menggunakan perintah yang sesuai seperti (Sibuk, SIAP, WAIT), dan prosesor dapat berkomunikasi dengan Input / Output device melalui antarmuka. Khusus Input / Output monad, yang memungkinkan program untuk hanya menguraikan Input / Output, dan tindakan yang dilakukan diluar program. Hal ini penting karena Input / Output fungsi akan memperkenalkan efek samping untuk setiap bahasa pemrograman, tapi sekarang pemrograman fungsional murni praktis. Berikut alamat yang dapat disimpan dalam register. Instruksi akan memiliki register yang memiliki alamat tersebut. Jadi untuk mengambil data, instruksi harus mendaftar didekode sesuai dipilih. Isi register akan diperlakukan sebagai alamat menggunakan alamat lokasi memori yang sesuai dipilih dan data dibaca / ditulis. Port-mapping Input / Output biasanya memerlukan penggunaan instruksi yang secara khusus dirancang untuk melakukan Input / Output operasi.

Pengelolaan I/O :
Tugas utama komputer adalah:

1. Pemrosesan CPU, pemrosesan Input / Output

2. Peran OS dalam pengelolaan Input / Output: Mengelola dan mengontrol operasi Input / Output serta   perangkat Input / Output

3. Fungsi pengelolaan Input / Output: Hardware : port, bus, device controller, software  Input / Output adalah modul device driver sebagai peralatan input/output.

Referensi :

https://id.wikipedia.org/wiki/I/
dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads/2012/12/BUS-SISTEM1.doc

http://www.pojokku.com/2014/09/sistem-bus-pada-komputer-dan-jenisnya.html

margono.staff.uns.ac.id/files/2009/06/sistem-bus.ppt 

http://irpanpebriyansyah.blogspot.co.id/2012/11/1-unit-inputoutput-io-2-arsitektur_8862.html

 

Read More »